Выпускное устройство для осевой паровой турбины



Выпускное устройство для осевой паровой турбины
Выпускное устройство для осевой паровой турбины
Выпускное устройство для осевой паровой турбины
Выпускное устройство для осевой паровой турбины
Выпускное устройство для осевой паровой турбины
Выпускное устройство для осевой паровой турбины
Выпускное устройство для осевой паровой турбины
Выпускное устройство для осевой паровой турбины
Выпускное устройство для осевой паровой турбины

 


Владельцы патента RU 2553837:

Дженерал Электрик Компани (US)

Выпускное устройство (100) осевой паровой турбины содержит внутренний корпус (116) турбины и конденсатор (140) турбины, установленный ниже выпускного кожуха (121). Выпускной кожух (121) содержит верхний выпускной кожух (122) и нижний выпускной кожух (123) и обеспечивает двойной выпускной тракт (180, 190) к конденсатору (140) турбины. Опорный раструб (145) и кольцевые направляющие (140) для пара ограничивают указанный двойной выпускной тракт (180, 190). Первый выпускной тракт (180) проходит через нижнюю секцию (151) диффузора к нижнему выпускному кожуху (123), а затем, по существу, вниз к конденсатору (140). Верхний выпускной кожух (122) проточно сообщается с верхней секцией (152) диффузора. Радиальный канал (170) выпускного кожуха (121) проточно сообщается с верхним выпускным кожухом (122) и с расположенным ниже конденсатором (140) турбины. Второй выпускной тракт (190) проходит через верхнюю секцию (152) диффузора в верхний выпускной кожух (122), далее в осевом направлении в радиальный канал (170), имеющий верхнее пространство (171), расположенное между разделительной стенкой (165) выпускного кожуха (121) и торцевой стенкой (172) диффузора, а затем вниз через радиальный канал (170) к конденсатору (140) турбины. Достигается снижение завихрения потока в верхнем выпускном кожухе, что улучшает эксплуатационные качества кожуха. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение, в целом, относится к паровым турбинам, и более конкретно, к выпускным кожухам, обеспечивающим эффективное распространение пара к конденсатору.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] При выпуске отработавшего пара из осевой турбины, например, выпуске отработавшего пара к конденсатору, желательно обеспечивать, по возможности, равномерное прохождение потока пара со сведением к минимуму потерь энергии, обусловленных формированием вихревых потоков и турбулентности, а также неоднородности такого потока. Обычно отработанный пар, выходящий из турбины, направляют в выпускной кожух, а затем через выпускное отверстие в кожухе в конденсатор в направлении, по существу, перпендикулярном оси турбины. При этом желательно получить плавный переход от осевого потока у выпуска турбины к радиальному потоку в выпускном кожухе, и, следовательно, равномерное прохождение в выпускном отверстии данного кожуха к конденсатору.

[0003] При создании конструкции эффективного выпускного кожуха, предназначенного для использования с подобной осевой турбиной, желательно устранить потери, обусловленные ускорением, в любом используемом в турбине направляющем средстве, и получить относительно равномерное распределение потока в выпускном отверстии выпускного кожуха для более эффективного преобразования энергии в турбине и эффективной подачи отработавшего пара к конденсатору, с которым кожух соединен.

[0004] Кроме того, желательно получить оптимальную производительность на лопатках последней ступени турбины, прежде чем отработавший пар выйдет из турбины, путем обеспечения по существу равномерного периферического и радиального распределения давления в выходной плоскости лопаток последней ступени. В целом, предпринимались попытки получить указанные результаты путем использования кожуха, который имеет по возможности малую длину в осевом направлении, чтобы ограничить осевой размер линии компонентов турбины.

[0005] В предшествующем уровне техники в выпускном канале, присоединенном к турбине, использовались лопатки, имеющие плавно изогнутые поверхности, обеспечивающие эффективное преобразование осевого потока пара, выходящего из турбины, по существу, в радиальный поток. Например, в патенте США № 3552877, авторов Christ и др., показана подобная конструкция, обеспечивающая преобразование осевого потока отработавшего пара, выходящего из турбины, в радиальный поток. Другие разработки предшествующего уровня техники, относящиеся к выпускным кожухам для осевых турбин, подобным тем, которые приведены в патенте США №4013378, автора Herzog, включают несколько рядов лопаток, обеспечивающих дополнительное выравнивание потока. Указанный выпускной кожух содержит первый ряд направляющих лопаток, помещенный в выпускном канале и присоединенный к турбине рядом с лопатками последней ступени. Эти лопатки имеют изогнутую форму для обеспечения сравнительно плавного перехода потока пара от осевого направления, по существу, к радиальному направлению. Направляющее кольцо по периферии окружает первый ряд направляющих лопаток, а ряд вторичных лопаток разнесен по окружности вокруг указанного направляющего кольца. Пар, который выпускается радиально из первого ряда лопаток к вторичным лопаткам, направляется посредством вторичных лопаток к выпускному отверстию выпускного кожуха. Вторичные лопатки, по существу, равномерно разнесены вокруг направляющего кольца и изогнуты под разными углами для обеспечения выпуска пара из этих лопаток под различными углами. Углы выпуска выбирают так, чтобы направлять пар к выпускному отверстию выпускного кожуха, достигая практически равномерного распределения потока в выходной плоскости лопаток последней ступени и в плоскости выпускного отверстия. Однако в то время как подобные лопатки могут быть оптимизированы для одного типа потоков, они могут работать со значительно меньшей эффективностью при других потоках.

[0006] Например, в паровых турбинах обычно используют диффузоры. Эффективные диффузоры могут улучшить эффективность турбины и ее выходную мощность. К сожалению, усложненные структуры потока, существующие в подобных турбинах, а также конструктивные проблемы, обусловленные пространственными ограничениями, делают почти невозможным создание полностью эффективных диффузоров. Часто встречающимся следствием является возникновение отрыва потока, что при снижении скорости пара за счет увеличения площади сечения потока, полностью или частично нарушает способность диффузора повышать статическое давление. Для используемых с осевыми паровыми турбинами выпускных кожухов, расположенных ниже по потоку, потеря при прохождении от выпускного отверстия диффузора к выпускному отверстию выпускного кожуха изменяется от верхней части до нижней части. В верхней части большая часть потока должна быть развернута на 180° для его прохождения по диффузору и внутреннему кожуху с последующим поворотом вниз. Таким образом, давление в верхней части превышает давление у боковых сторон, которое, в свою очередь, превышает давление в нижней части.

[0007] Фиг.1 иллюстрирует вид в аксонометрии двухпоточной паровой турбины с частичным вырезом. Паровая турбина, обозначенная в целом ссылочной позицией 10, содержит ротор 12 с рядами установленных на нем турбинных лопаток 14. Кроме того, показан внутренний корпус 16, содержащий ряд диафрагм 18. Расположенное по центру по существу радиальное впускное отверстие 20 обеспечивает подачу пара к каждой из лопаток турбины и лопаток статора, расположенных на противоположных от оси сторонах турбины, для приведения во вращение ротора. Статорные лопатки диафрагм 18 и смежные в осевом направлении лопатки 14 образуют различные ступени турбины, формирующие проточный тракт, при этом следует понимать, что пар выпускается из последней ступени турбины для прохождения в расположенный ниже конденсатор (не показан).

[0008] Кроме того, показан наружный выпускной кожух 21, который окружает и поддерживает внутренний корпус турбины, а также другие ее части, например опоры. Данная турбина содержит направляющие для пара (не показаны), обеспечивающие проведение пара, выходящего из турбины, в выпускное отверстие 26, для его прохождения к одному или более конденсаторам. При использовании выпускного кожуха, поддерживающего турбину, опор и вспомогательных частей, траектория прохождения отработавшего пара является извилистой и создает потери давления с последующим снижением эксплуатационных характеристик и эффективности турбины. Внутри выпускного кожуха 21 может быть выполнен ряд опорных конструкций, придающих жесткость данному выпускному кожуху и способствующих направлению потока отработавшего пара. Приведенная в качестве примера опорная конструкция 30 выполнена для приема и направления потока 35 отработавшего пара, выходящего из паровой турбины 10. Рассеяние данного пара ограничена объемом выпускного кожуха 21.

[0009] Выпускной кожух 21 содержит верхний кожух 22 и нижний кожух 23. Верхний и нижний кожухи соединены вдоль горизонтальной монтажной поверхности 33. Верхняя часть нижнего кожуха 23 усилена опорными элементами 34, обеспечивающими опорную раму 36. Вес, который несет опорная рама 36, передается по опорной планке 27 на фундамент 40.

[0010] Фиг.2 иллюстрирует схематический вертикальный разрез выпускного кожуха предшествующего уровня техники для двухпоточной паровой турбины 10, включая траекторию 35 выпускного потока. Секция НД паровой турбины содержит впускную область 20, ступени турбины (сопла 18 и лопатки 14) и выпускной кожух 22 с диффузором 25. Одним из основных назначений выпускного кожуха является восстановление статического давления и направление выпускного потока 35 пара от лопаток последней ступени 15 к отверстию 26 для выпуска пара к расположенному ниже конденсатору (не показан). Выпускной кожух 21 содержит верхний кожух 22 и нижний кожух 23. Поток от лопаток 15 последней ступени, который может иметь весьма сильные' завихрения и большой градиент потока в радиальном направлении, поступает в конденсатор через выпускной кожух 21. Часть потока 28 поступает непосредственно в конденсатор через нижний выпускной кожух 23, а оставшийся поток 29 проходит через верхний выпускной кожух 22. Поток в верхнем выпускном кожухе 22 направляется направляющей 32 и начинает поворачиваться на 180° от направления вертикально вверх к направлению вниз по внутреннему кожуху 16, чтобы попасть в конденсатор. Подобное движение приводит к образованию сильных вихрей 38 за направляющей 24 пара в верхнем выпускном кожухе и сводит к минимуму эффективную площадь сечения потока между направляющей для пара и наружной стенкой кожуха, увеличивая тем самым потери на траектории прохождения пара. Это явление уменьшает диффузию потока в верхней половине выпускного кожуха и приводит к ухудшению характеристик выпускного кожуха, что непосредственно влияет на эксплуатационные качества лопаток последней ступени.

[ООН] Соответственно, желательно устранить вихревой поток в верхнем выпускном кожухе и обеспечить улучшенную структуру потока, а также характер диффузии, особенно в верхнем выпускном кожухе.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] Данное изобретение относится к выпускному устройству для осевой паровой турбины, в котором радиальный канал, проходящий к конденсатору турбины, частично устраняет завихрения потока в верхнем выпускном кожухе и улучшает эксплуатационные качества кожуха.

[0013] Вкратце, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается выпускное устройство для осевой паровой турбины. Данное выпускное устройство содержит внутренний корпус турбины с турбинными ступенями, обеспечивающий осевую траекторию прохождения пара и выпускное отверстие от лопаток последней ступени турбины в выпускной кожух. Ниже турбины установлен конденсатор. На выпускном конце паровой турбины расположен выпускной кожух, где выпускной поток течет через диффузор по двойному тракту к конденсатору турбины. Опорный раструб и кольцевые направляющие для пара определяют траекторию прохождения выпускного потока в диффузоре. Первый выпускной тракт проходит через нижнюю секцию диффузора к нижней секции выпускного кожуха, а затем, по существу, вниз к конденсатору. Верхняя секция выпускного кожуха проточно сообщается с верхней секцией диффузора. Нисходящий радиальный канал выпускного кожуха проточно сообщается с верхней секцией выпускного кожуха и далее проточно сообщается с нижерасположенным конденсатором турбины. Второй выпускной тракт проходит через верхнюю секцию диффузора в верхнюю секцию выпускного кожуха, далее по потоку в осевом направлении в радиальный канал, а затем вниз через радиальный канал к конденсатору турбины.

[0014] В соответствии со вторым аспектом данного изобретения предлагается осевая паровая турбина. Данная паровая турбина имеет внутренний корпус со ступенями, обеспечивающий осевую траекторию прохождения пара через внутренний корпус и выпускное отверстие от лопаток последней ступени турбины. Ниже паровой турбины установлен конденсатор. Для паровой турбины предусмотрен фундамент. Выпускной кожух на выпускной стороне паровой турбины имеет по меньшей мере один выпускной тракт, проходящий через радиальный канал двойного выпускного тракта из выпускного отверстия внутреннего корпуса турбины к конденсатору турбины. Выпускной кожух присоединен к внутреннему корпусу турбины у осевого конца внутреннего корпуса. Для паровой турбины имеются опорные элементы, обеспечивающие непосредственную опору внутреннего корпуса на фундамент.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] Эти и другие свойства, аспекты и преимущества данного изобретения будут более понятны при прочтении последующего подробного описания со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые детали, а именно:

фиг.1 иллюстрирует вид в аксонометрии с частичным вырезом двухпоточной паровой турбины, содержащей известный выпускной кожух;

фиг.2 иллюстрирует схематический вертикальный разрез известного выпускного кожуха для двухпоточной паровой турбины, включая траекторию выпускного потока;

фиг.3 иллюстрирует схематический продольный разрез первого варианта выполнения предлагаемого выпускного устройства для осевой паровой турбины;

фиг.4 иллюстрирует вид сверху варианта выполнения паровой турбины и выпускного устройства со снятым верхним выпускным кожухом;

фиг.5 иллюстрирует вид сбоку в аксонометрии конструкции выпускного устройства с радиальным каналом;

фиг.6 иллюстрирует вид с торца в аксонометрии конструкции выпускного устройства с радиальным каналом;

фиг.7 иллюстрирует вид в аксонометрии одной боковой стороны выпускного устройства, видимой со стороны конца внутреннего корпуса турбины;

фиг.8 иллюстрирует вид сбоку в разрезе второго выпускного канала для пара для второго варианта выполнения выпускного устройства; и

фиг.9 иллюстрирует вид в аксонометрии одной боковой стороны выпускного устройства.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] Последующие варианты выполнения данного изобретения обладают многими преимуществами, включая улучшение восстановления статического давления в выпускном кожухе низкого давления (НД), что ведет к улучшению удельного расхода тепла или выходной мощности паровой турбины. Кроме того, предложенная конструкция с весьма простой геометрией способствует снижению веса благодаря устранению части наружного корпуса выпускного кожуха, который закрывает внутренний корпус, обеспечивая тем самым снижение себестоимости.

[0017] Дополнительное преимущество этой геометрии конструкции кожуха обеспечивает возможность создания опоры для внутреннего кожуха турбины на фундаменте турбины, что улучшает надежность установки.

[0018] В данном изобретении заложена концепция радиального канала, который направляет поток в верхней половине кожуха в направлении движущей силы потока. Благодаря указанному характеру направления потока может быть уменьшено образование завихрения в верхнем выпускном кожухе и, соответственно, увеличена диффузия потока. Радиальный канал может быть расположен за торцевой стенкой выпускного диффузора для обеспечения направления потока из верхней половины выпускного кожуха к конденсатору турбины, как показано на фиг.З. Конструкция радиального канала способствует сведению к минимуму завихрения в верхней половине кожуха. Отсутствие в радиальном канале внутреннего корпуса обеспечит плавный переход потока на 180° к конденсатору турбины, с улучшением тем самым диффузии потока, и, соответственно, улучшит эффективность секции низкого давления. Кроме того, улучшенная диффузия потока в верхней секции выпускного кожуха способствует созданию равномерного перепада давления между выходами лопаток последней ступени (ЛПС) и впускным отверстием выхлопа, что оказывает благоприятное действие на характеристики ЛПС.

[0019] Первый вариант выполнения данного изобретения обеспечивает выпускное устройство 121 для осевой паровой турбины, как показано на фиг.3. Внутренний корпус 116 турбины содержит одну или более ступеней турбины из сопел 114 и лопаток 118, обеспечивающих траекторию прохождения потока пара в осевом направлении через внутренний корпус 116 турбины. Выпуск выхлопа происходит от ряда лопаток последней ступени 115. Выпускной кожух 125 присоединен к расположенному далее по потоку в осевом направлении концу 127 внутреннего корпуса 116 турбины. Конденсатор 140 турбины установлен ниже выпускного кожуха 125 и предназначен для конденсации и предварительного охлаждения отработавшего пара. Для двухпоточной осевой паровой турбины выпускной кожух 125 соединен у каждого нижнего по потоку осевого конца 127 внутреннего корпуса 116 с одним или более конденсатором 140, принимающим отработавший пар.

[0020] Выпускной кожух 125 обеспечивает двойной выпускной тракт от лопаток 118 последней ступени к конденсатору 140 турбины. Выпускной кожух 125 может содержать верхний выпускной кожух 122 и нижний выпускной кожух 123, разделенные, обычно, вдоль горизонтального соединения 135 (фиг.4). Выпускной кожух 125 содержит диффузор 150, нижнюю секцию 155, верхнюю секцию 160 и расположенный далее по потоку радиальный канал 170. Первый выпускной тракт 180 для пара, выходящего в выпускной кожух 125 из лопаток 118 последней ступени, проходит через нижнюю секцию 151 диффузора 150, нижнюю секцию 155 выпускного кожуха 125 и далее вниз в конденсатор 140. Второй выпускной тракт 190 для пара, выходящего от лопаток 118 последней ступени внутреннего корпуса 116, проходит через верхнюю секцию 152 диффузора 150, верхнюю секцию 160 выпускного кожуха 125, через расположенный далее по потоку радиальный канал 170 выпускного кожуха 125, и далее вниз к конденсатору 140.

[0021] Диффузор 150 выполнен между внутренней стенкой 144 опорного раструба 145 и направляющими 156, 157 для пара. Нижние по потоку в осевом направлении концы опорного раструба входят в соединение с разделительной стенкой, отделяющей верхнюю часть выпускного кожуха от расположенной далее по потоку части.

[0022] Нижняя половина 151 диффузора 150 выходит в нижнюю секцию 155 выпускного кожуха 125. Нижняя секция 155 выпускного кожуха выходит вниз в конденсатор 140. Верхняя половина 152 диффузора 150 выходит в верхнюю секцию 160 выпускного кожуха 125. Между стенкой 125 корпуса верхнего выпускного кожуха и верхней поверхностью 166 периферической разделительной стенки 165 выполнен проход 161 для потока пара, проходящего от нижнего по потоку в осевом направлении конца 161 верхней секции 160 выпускного кожуха 125 к расположенному далее по потоку радиальному каналу 170. Радиальный канал 170 соединяет верхнюю секцию 160 выпускного кожуха с расположенным ниже конденсатором 140. Радиальный канал 170 включает в себя верхнее пространство 171 между плоскостью стенки 165 и торцевой стенкой 172. Верхнее пространство 171 может быть выполнено в виде полукольца, расположенного над роторным валом 112.

[0023] Радиальный канал 170 может также содержать две нисходящие выпускные полости 173, проходящие к конденсатору 140. Нисходящие выпускные полости 173 могут быть расположены ниже по потоку в осевом направлении от стенки 165 и выходить в радиальном направлении к верхней секции 171 вышерасположенного радиального канала и к расположенному ниже конденсатору 140 турбины. Две нисходящие выпускные полости 173 совместно могут быть выполнены вокруг роторного вала 112, который проходит в осевом направлении через выпускное устройство 121 и стенку 165. Выпускные полости 173 могут располагаться в осевом направлении между стенкой 165 и торцевой стенкой 174. Две нисходящие выпускные полости 173 могут быть, по существу, параллельно выровнены с вертикальным спуском к конденсатору 140. Две нисходящие выпускные полости 173 могут быть неотъемлемой частью выпускного устройства 121, или могут быть помещены в наружный трубопровод. Каждая из нисходящих выпускных полостей 173 может содержать внутреннюю боковую стенку 175 (фиг.6), при этом между полостями имеется открытый промежуток 176. Открытый промежуток 176 между нисходящими выпускными полостями 173 радиального канала 170 может быть достаточно большим, чтобы обеспечить доступ персонала к зоне опорного раструба 145.

[0024] Поскольку выпускной кожух 125 соединен с осевым торцом 127 внутреннего корпуса 116 турбины, то пространства 177, 178, расположенные выше и ниже, а также вокруг внутреннего корпуса турбины, не используются для выпускного кожуха. Фиг.4 иллюстрирует вид сверху паровой турбины 100 со снятым верхним выпускным кожухом. Пространства 177, 178 позволяют прикрепить внутренний корпус 116 турбины непосредственно к фундаменту. От каждой боковой стороны 186 внутреннего корпуса 116 турбины может проходить по меньшей мере один опорный кронштейн 185 к прокладкам 187 на стенке фундамента 80. Выпускной кожух 125 может содержать упрочненный блок 135, который также расположен на стенке 80 фундамента, чтобы поддерживать выпускной кожух.

[0025] При удаленном верхнем выпускном кожухе 122 видны верхняя часть направляющей 157 и верхняя поверхность внутренней стенки 144 опорного раструба 145. Общая структура 200 потока отработанного пара, проходящего по второму выпускному тракту, показана между верхней направляющей 157 и внутренней стенкой 144 опорного раструба 145, и далее над внутренней стенкой 144, а также вокруг и над стенкой 165.

[0026] Радиальный канал может быть выполнен с наружным корпусом различной формы и профиля, как показано на фиг.5-6. Во втором варианте исполнения данного изобретения конфигурация радиального канала изменена. Две нисходящие выпускные полости радиального канала проточно сообщаются с верхней секцией радиального канала и с конденсатором турбины и могут содержать выпускную полость на каждой боковой стороне выпускного кожуха. Нисходящая выпускная полость на каждой соответствующей боковой стороне может радиально выступать за выпускной кожух в канал прохождения пара к расположенному ниже конденсатору. Нисходящая выпускная полость может дополнительно изгибаться далее по потоку в осевом направлении так, что она нисходит вертикально вдоль наружного радиального корпуса выпускного кожуха в вертикальный канал к расположенному ниже конденсатору турбины. Как вариант, вертикально нисходящая полость может быть заключена в отдельный замкнутый объем, который проходит вниз к конденсатору по каналу, параллельному потоку, выходящему из нижней секции выпускного кожуха к конденсатору.

[0027] Фиг.5 иллюстрирует вид сбоку в аксонометрии конструкции выпускного устройства 121 со снятым наружным корпусом выпускного кожуха. Выпускаемый из внутреннего корпуса 116 турбины пар проходит по второму выпускному тракту 190 между верхней направляющей 157 пара и опорным раструбом 145, в верхнюю выпускную секцию выпускного кожуха 125. Поток далее проходит выше стенки 165 в верхнюю секцию 171 радиального канала 170 между стенкой 165 и торцевой стенкой 172. Поток далее проходит вниз через выпускную секцию 173 радиального канала 170 к конденсатору (не показан).

[0028] Фиг.6 иллюстрирует вид с торца в аксонометрии конструкции 121 выпускного устройства с радиальным каналом. Радиальный канал 170 содержит верхнюю секцию 171, в которую поступает поток отработанного пара, проходящий поверх стенки 165 (фиг.3, 4, 5). Благодаря торцевой стенке 172 поток отработанного пара продвигается вниз в две нисходящие выпускные полости 173 к расположенному ниже конденсатору (фиг.3). Данные две нисходящие полости содержат внутреннюю радиальную поверхность (стенку) 175. Две нисходящие полости 173 изгибаются вокруг роторного вала 112 (фиг.3, 4) и могут обеспечить промежуток 176, расположенный ниже роторного вала, для доступа персонала к зоне опорного раструба.

[0029] Фиг.7 иллюстрирует вид в разрезе в аксонометрии конструкции 121 выпускного устройства, видимый со стороны конца внутреннего корпуса турбины. Тракты прохождения отработанного пара показаны пунктирными линиями в отдельных объемах. Первый выпускной тракт 180 проходит от пространства диффузора между нижней направляющей пара (не показана) и опорным раструбом (не показан) к нижней выпускной полости. Второй выпускной тракт 190 проходит от пространства диффузора между верхней направляющей пара (не показана) и опорным раструбом (не показан) к верхней секции 160 кожуха, затем в верхнюю секцию 171 радиального канала 170 и затем в нисходящую выпускную секцию 173 (показана одна секция) к расположенному ниже конденсатору турбины (не показан).

[0030] Фиг.8 иллюстрирует вид сбоку в разрезе второго выпускного тракта во втором варианте выполнения выпускного устройства 205. Второй выпускной тракт от верхней половины выпускного отверстия 216 внутреннего корпуса проходит между направляющими 257 пара и внутренней стенкой опорного раструба 245 в верхнюю секцию выпускного кожуха 205, выполненного по второму варианту. Стенка 265 выступает в радиальном направлении за опорный раструб 245. Второй выпускной тракт 290 проходит в осевом направлении от верхней секции 260 выпускного кожуха 205 к радиальному каналу 270 в пространство между стенкой 265 и наружным корпусом 225 выпускного кожуха. Второй выпускной тракт 210 поворачивает вниз в верхней секции 271 радиального канала 270 благодаря торцевой стенке. Изогнутая нисходящая выпускная полость 273 направляет поток далее вниз, далее по потоку в осевом направлении и в наружном направлении относительно наружного корпуса выпускного кожуха. Второй тракт 290 продолжается вниз к конденсатору параллельно первому выпускному тракту 280, проходящему от нижней секции 255 выпускного кожуха.

[0031] Фиг.9 иллюстрирует вид в аксонометрии одной боковой стороны выпускного устройства, видимый со стороны торца внутреннего корпуса турбины. Первый выпускной тракт 280 от пространства нижней половины выпускного отверстия внутреннего корпуса проходит между направляющей 256 пара и внутренней стенкой опорного раструба (не показана) в нижнюю секцию выпускного кожуха, а затем вниз к конденсатору турбины. Второй выпускной тракт 290 от верхней половины выпускного отверстия 250 внутреннего корпуса проходит между направляющей 257 пара и внутренней стенкой опорного раструба (не показана) в верхнюю секцию 260 выпускного кожуха. Второй тракт 290 от верхней секции 160 выпускного кожуха проходит над стенкой 265 в радиальный канал 270 выпускного кожуха. Задняя стенка 272 расположенной далее по потоку секции направляет поток вниз, и далее в изогнутую нисходящую выпускную полость 273, где поток направляется в наружном радиальном направлении и далее по потоку в осевом направлении к пространству 295, отдельно от выпускного парового тракта из нижней секции выпускного кожуха и параллельно этому тракту. Направленный вниз тракт может проходить в том же пространстве или пространстве, отделенном стенкой.

[0032] Несмотря на то, что в данном документе приведено описание различных вариантов выполнения, из данного изложения следует понимать, что возможно выполнение различных сочетаний элементов, изменений или улучшений, которые подпадают под объем правовой охраны данного изобретения.

Перечень элементов

Паровая турбина 10
Ротор 12
Лопатка 14
Лопатка последней ступени 15
Внутренний корпус 16
Диафрагмы 18
Впускное отверстие для пара 20
Выпускной кожух 21
Верхний выпускной кожух 22
Нижний выпускной кожух 23
Направляющая для пара 24
Выпускное отверстие 26
Опорная конструкция 30
Пластина 32
Поток отработавшего пара 35
Завихрение 38
Выпускное устройство турбины 100
Выпускной кожух 121
Верхний выпускной кожух 122
Нижний выпускной кожух 123
Наружная стенка выпускного кожуха 125
Нижний по потоку в осевом направлении
конец внутреннегокорпуса паровой турбины 127
Опорная планка 135
Конденсатор турбины 140
Внутренняя стенка 144
Опорный раструб 145
Диффузор 150
Верхняя секция диффузора 152
Нижняя секция диффузора 151
Разделительная стенка 165
Наружный периферический конец 166
Радиальный канал 170
Верхнее пространство 171
Выпускная секция 173
Торцевая стенка 172
Торцевая стенка 174
Внутренняя стенка 175
Открытый промежуток 176
Верхнее и нижнее пространство 177, 178
Первый выпускной паровой тракт 180
Опорный кронштейн 185
Второй выпускной паровой тракт 190
Выпускное устройство турбины 205
Выпускное отверстие внутреннего корпуса 216
Наружная стенка выпускного кожуха 225
Опорный раструб 245
Верхняя половина выпускного отверстия турбины 250
Нижний выпускной кожух 255
Направляющая пара 256
Разделительная стенка 265
Радиальный канал 270
Верхняя секция радиального канала 271
Задняя стенка 272
Изогнутая нисходящая полость 273
Первый выпускной паровой тракт 280
Второй выпускной паровой тракт 290
Наружное пространство 295
Первая секция турбины 305
Впускной поток пара 310
Первое выпускное отверстие турбины 315
Верхняя часть 316
Нижняя часть 317
Первая верхняя часть 318
Вторая верхняя часть 319
Наружный выпускной паровой тракт из верхней части 320
Первый верхний наружный выпускной паровой тракт 321

1. Выпускное устройство (100) для осевой паровой турбины, содержащее
внутренний корпус (116) турбины, включающий турбинные ступени (114, 118) и обеспечивающий осевую траекторию (35) прохождения пара от лопаток (115) последней ступени турбины в выпускной кожух (121),
конденсатор (140) турбины, установленный ниже выпускного кожуха (121),
причем выпускной кожух (121) содержит верхний выпускной кожух (122) и нижний выпускной кожух (123) и обеспечивает двойной выпускной тракт (180, 190) к конденсатору (140) турбины,
опорный раструб (145) и кольцевые направляющие (140) для пара, ограничивающие указанный двойной выпускной тракт (180, 190),
первый выпускной тракт (180), проходящий через нижнюю секцию (151) диффузора к нижнему выпускному кожуху (123), а затем, по существу, вниз к конденсатору (140),
причем верхний выпускной кожух (122) проточно сообщается с верхней секцией (152) диффузора,
радиальный канал (170) выпускного кожуха (121), проточно сообщающийся с верхним выпускным кожухом (122) и с расположенным ниже конденсатором (140) турбины, и
второй выпускной тракт (190), проходящий через верхнюю секцию (152) диффузора в верхний выпускной кожух (122), далее в осевом направлении в радиальный канал (170), имеющий верхнее пространство (171), расположенное между разделительной стенкой (165) выпускного кожуха (121) и торцевой стенкой (172) диффузора, а затем вниз через радиальный канал (170) к конденсатору (140) турбины.

2. Выпускное устройство (100) по п. 1, в котором разделительная стенка (165) выпускного кожуха (121) расположена между верхним выпускным кожухом (122) и радиальным каналом (170), причем между наружным концом (166) разделительной стенки (165) и наружной стенкой (125) выпускного кожуха (121) имеется проход (161), обеспечивающий проточное сообщение для второго выпускного парового тракта (190) между верхним выпускным кожухом (122) и радиальным каналом (170).

3. Выпускное устройство (100) по п. 2, в котором радиальный канал (170) имеет две нисходящие замкнутые выпускные полости (173), проходящие к конденсатору (140) турбины, причем указанные выпускные полости проходят в радиальном направлении за наружной стенкой (125) выпускного кожуха (121).

4. Выпускное устройство (100) по п. 2, в котором радиальный канал (170) имеет верхнее выпускное пространство и две нисходящие выпускные полости (173), проходящие к конденсатору (140) турбины, причем указанные выпускные полости (173) расположены далее по потоку в осевом направлении от разделительной стенки (165).

5. Выпускное устройство (100) по п. 4, в котором указанные две нисходящие выпускные полости (173) частично окружают роторный вал (112), проходящий через выпускной кожух (121).

6. Выпускное устройство (100) по п. 5, в котором указанные две нисходящие выпускные полости (173) радиального канала (170) расположены параллельно.

7. Выпускное устройство (100) по п. 6, в котором каждая из указанных двух нисходящих выпускных полостей (173) радиального канала (170) имеет внутреннюю боковую стенку (175), при этом между полостями имеется открытый промежуток (176).

8. Выпускное устройство (100) по п. 7, в котором указанный открытый промежуток (176) между двумя нисходящими выпускными полостями (173) является достаточно большим, чтобы обеспечить доступ персонала к опорному раструбу (145).

9. Выпускное устройство (100) по п. 2, в котором задняя стенка (272) второго выпускного тракта (290) имеет изогнутую нисходящую выпускную полость (273), проходящую вверх по потоку в осевом направлении и в наружном радиальном направлении (295) к конденсатору.

10. Выпускное устройство (100) по п. 1, которое предназначено для двухпоточной паровой турбины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки механической, тепловой или электрической энергии. Выхлопное устройство энергетической установки содержит корпус, преобразующий горизонтальное движение потока выхлопных газов в вертикальное.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях (ТЭС) с конденсационными паровыми турбинами, в том числе имеющими отбор на теплофикацию.

Выпускное устройство (400) для двухпоточной паровой турбины (401) обеспечивает отдельный внешний выпускной канал (320) из верхней части (316) выпускного отверстия (315) первой секции (305) турбины и отдельный внешний выпускной канал (325) из нижней части (317) выпускного отверстия первой секции (305) турбины, ведущие к первому конденсатору (330).

Изобретение относится к энергетике. Часть низкого давления паровой турбины, включающая регулирующий орган на входе, группу ступеней с промежуточными камерами и выхлопной патрубок, соединенный с конденсатором, разделенным трубной системой на входной и выходной объемы, при этом выходной объем конденсатора соединен с промежуточной камерой, например, перед последней ступенью, посредством перепускной трубы с клапаном.

Выпускной патрубок для использования с турбиной, включающей множество ступеней, выполнен с возможностью направления пара из турбины в конденсатор и содержит опорный конус, окружающий ротор турбины, направляющую и колпак направляющей.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в выхлопном тракте газоперекачивающего агрегата или газотурбинной электростанции. Диффузор выхлопного тракта газотурбинной установки содержит обечайку с фланцами, кожух, охватывающий обечайку и звукоизоляцию, размещенную между обечайкой и кожухом.

Изобретение относится к выхлопным устройствам и может использоваться в составе газоперекачивающего агрегата с газотурбинной установкой. Выхлопное устройство содержит диффузор, переходник с разделяющими поток ребрами и шумоглушитель кассетного типа, размещенный под углом 30-60° к оси переходника.

Изобретение относится к конструкции опорных или установочных устройств выходного устройства турбины. Выходное устройство турбины содержит полые аэродинамические профилированные стойки, размещенные за рабочим колесом последней ступени турбины, а также аэродинамические профилированные контура.

Выхлопное устройство турбомашины содержит корпус с входным отверстием, расположенным вокруг оси вращения турбины, диффузор, расположенное в наружной стенке корпуса выходное отверстие и дополнительную перегородку.

Изобретение относится к области энергетики, преимущественно для сбросных систем пара тепловых электрических станций, например, выбросам пара при срабатывании главных предохранительных клапанов котлов, продувок пароперегревателей, растолок котлов и котлов-утилизаторов при расходах сбрасываемого пара более 30 т/ч и степени нерасчетности недорасширенной струи пара n=pa/pc>1, где pa - давление атмосферного воздуха, pc - статическое давление пара на срезе выхлопного трубопровода.

Выпускной патрубок (110) паровой турбины (10) содержит нижний выпускной патрубок (105), направляющую (24) для пара, отверстие (26) конденсатора, пластину (200) выпускного патрубка и внутренний канал (215). Нижний выпускной патрубок (105) присоединен к паровой турбине (10). Направляющая (24) для пара расположена в нижнем выпускном патрубке (105) и предназначена для направления потока (35) отработанного пара от лопаток (14) последней ступени корпуса паровой турбины (10). Отверстие (26) конденсатора расположено под нижним выпускным патрубком (105) и предназначено для приема потока (35) отработанного пара из указанного патрубка (105). Пластина (200) выпускного патрубка установлена в нижнем выпускном патрубке (105) и предназначена для направления потока (35) отработанного пара от осевого направления к радиальному направлению к отверстию (26) конденсатора. Внутренний канал (215) расположен в пластине (200) выпускного патрубка и предназначен для направления потока теплоносителя внутри нее, а также для охлаждения и конденсации потока (35) отработанного пара вблизи пластины (200). Повышаются характеристики турбины за счёт того, что конденсация в области с низкими скоростями около пластины (200) выпускного патрубка обеспечивает уменьшение пограничного слоя и улучшение потока, проходящего через указанный патрубок. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство выпуска отработавшего пара для модуля паровой турбины снабжено каналом (4а, 4b) для выпуска пара, ограниченным поверхностью (8а, 8b) диффузора (5а, 5b), направляющей пар, а также нижней стенкой (7а, 7b). Устройство выпуска отработавшего пара содержит жесткую обечайку (13а, 13b) одной из круглой и полукруглой формы, на которой неподвижно закреплены: диффузор (5а, 5b) и жесткое крепежное устройство (6а, 6b), предназначенное для поддержки устройства выпуска отработавшего пара на жесткой раме (20а, 20b). Жесткое крепежное устройство содержит множество жестких штанг (6а, 6b), проходящих через канал для выпуска пара (4а, 4b), причем первый торец каждой штанги (6а, 6b) установлен на обечайке (13а, 13b). Второй торец каждой штанги неподвижно закреплен в указанной нижней стенке (7а, 7b) устройства выпуска отработавшего пара для поддержки указанной жесткой рамой (20а, 20b). Достигается уменьшение веса выпускного устройства примерно на 30%, внутренняя конструкция выпускного устройства становится более прочной, процесс изготовления позволяет легко адаптировать конструкцию для предотвращения резонанса, стоимость получаемого узла ниже, чем у литого диффузора. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Выхлопной диффузор (10) для газовой турбины имеет расширяющийся в направлении выхода (20) диффузора проточный канал (22), в центре которого предусмотрен распространяющийся в осевом направлении направляющий аппарат (14). Направляющий аппарат 14 по меньшей мере на одном осевом участке своей продольной протяженности имеет несколько распределенных по периметру, расположенных между направляющими элементами (32) углублений (30). Вдоль продольной протяженности направляющего аппарата (14) каждый направляющий элемент (32) проходит по спиральной линии. Позволяет получить дополнительно укороченный выхлопной диффузор, направляющий аппарат которого обладает особенно высокой прочностью и склонность которого к вибрации, обусловленной потоком, снижена. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Диффузор (20), в частности, для осевого компрессора, предпочтительно стационарной газотурбинной установки. В диффузоре (20) кольцевой канал (17), имеющий первую площадь поперечного сечения, переходит в выходное пространство (21), имеющее вторую, большую площадь поперечного сечения вдоль оси (31) машины. Переход осуществлен в несколько ступеней (22а-с). Диффузор (20a) содержит внешний корпус (23) и внутренний корпус (24), между которыми через диффузор (20a) перемещается рабочая среда. Ступени (22a-c) в площади поперечного сечения образованы ступенями диаметра внутреннего корпуса (24) Достигается улучшенная эффективность диффузора и повышение общего КПД газотурбинной установки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Концевые бандажи (411) на лопатках (419) последней ступени конденсационной паровой турбины (410) могут создавать значительное препятствие и образовывать завихрение у стенки паронаправляющей (423, 424) диффузора (300), что приводит к отрыву потока пара от указанной стенки паронаправляющей. Образование завихрения уменьшает проходное сечение для распространения оставшейся текучей среды, что приводит к недостаточному восстановлению давления. Предложен направленный внутрь радиальный выступ (425), который имеет заданную высоту и расстояние вдоль внутренней стенки (480) паронаправляющих (423, 424) и слегка отклоняет потоки концевой протечки в направлении вниз, уменьшая эффект блокирования, создаваемый бандажом. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Глушитель предназначен для снижения шума выхлопной струи пара. Глушитель состоит из верхней и нижней ступеней. Глушитель содержит корпус, звукопоглощающую внутреннюю облицовку, крышу, дренажное устройство, выхлопной трубопровод. Звукопоглощающая внутренняя облицовка установлена с зазором по отношению к внутренней боковой поверхности корпуса и выполнена из мультипористого поглотителя, сплетенного из пористых нитей, работающего по принципу резонатора Гельмгольца. Верхняя ступень представляет собой звукопоглощающий диссипативный блок и состоит из комплекта звукопоглощающих элементов толщиной Н, установленных с зазором S между ними, при этом эффективность шумопоглощения зависит от соотношения H/S, а ниже крышки глушителя, выполненной в виде конуса с теплоизолированной звукопоглощающей облицовкой, расположена защитная сетка. Звукопоглощающие элементы глушителя могут быть выполнены в виде цилиндрических перфорированных кассет, зажатых между параллельными горизонтальными тарелками со сквозными отверстиями, количество и расположение которых соответствует количеству и расположению цилиндрических перфорированных кассет, при этом шумопоглощающий волокнистый материал размещен между цилиндрами и намотан на внешнюю поверхность цилиндров, для укрепления и предотвращения его сползания зажимается хомутами, при этом струя пара направляется внутрь перфорированных цилиндров, являющихся газоходами. Технический результат - снижение уровня шума выхлопной струи пара. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх